現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用

1、當代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第1頁主要內(nèi)容生物技術(shù)主要性基因工程原理基因工程應用實例現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第2頁一、生物技術(shù)主要性當代農(nóng)業(yè)：高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、安全、環(huán)境保護當代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)（基因工程）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第3頁諾貝爾獎獲得者、著名化學家羅伯特科爾：“20世紀是物理學和化學世紀，而二十一世紀則是生物學世紀”生命科學將取代物理學和化學成為帶頭學科生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)將成為支柱產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第4頁中國科技發(fā)展戰(zhàn)略 溫家寶強調(diào)，推進我國科技發(fā)展，要突出抓好五個戰(zhàn)略重點。一要把能源、水資源和環(huán)境保護技術(shù)放在優(yōu)先位置。二是把掌握裝備制造業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)關鍵技術(shù)自主知識產(chǎn)權(quán)，

2、作為提升我國產(chǎn)業(yè)競爭力突破口。三是把生物技術(shù)作為未來高技術(shù)產(chǎn)業(yè)迎頭趕上重點。四是加緊發(fā)展空天和海洋技術(shù)。五是加強基礎科學和前沿技術(shù)研究。 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第5頁保障食物安全主要路徑 伴隨人口增加和生活水平提升，農(nóng)產(chǎn)品供給數(shù)量需求將呈增加趨勢。據(jù)測算，我國要保障14.5億人口糧食安全，糧食自給率應到達95%以上，主要農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量必須增加35%以上。單純依靠常規(guī)技術(shù)和擴大生產(chǎn)規(guī)模難以實現(xiàn)這一目標，唯有發(fā)展生物技術(shù)，并與常規(guī)技術(shù)結(jié)合，加緊抗病蟲、抗逆、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)新品種培育，才可能滿足未來不停增加農(nóng)產(chǎn)品需求。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第6頁確保我國生態(tài)安全主要支撐 我國農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境雖有局部改進，但整體

3、惡化態(tài)勢仍沒有得到有效扭轉(zhuǎn)我國60%耕地缺乏澆灌條件，7億多畝農(nóng)田常年受干旱威脅；5億畝鹽堿荒地有待開發(fā)利用。近年來氣候異常，重大病蟲害頻發(fā)、干旱、洪澇、冷害不停；農(nóng)藥、化肥污染嚴重。轉(zhuǎn)基因技術(shù)多年實踐表明，轉(zhuǎn)基因作物不但在提升產(chǎn)量方面成效顯著，而且在改進農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境方面也顯示出巨大優(yōu)勢?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第7頁增加農(nóng)民收入主要伎倆農(nóng)民增收是“三農(nóng)”問題關鍵我國有700萬農(nóng)戶種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，平均每畝可增收節(jié)支150元，來累計增收超出250億元。廣大農(nóng)民已經(jīng)成為種植轉(zhuǎn)基因作物最大社會群體和最堅定支持力量?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第8頁基因在哪里？基因是什么？二、基因工程原理現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的

4、應用第9頁植物由組織和細胞組成現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第10頁植物細胞基本結(jié)構(gòu)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第11頁分離定律（law of segregation）紫花白花紫花X紫花 白花 3：X：豌豆單因子雜交試驗與分離定律現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第12頁 顯微鏡技術(shù)與染色技術(shù)發(fā)展，使人們注意到，細胞分裂時，尤其是減數(shù)分裂中，染色體行為和孟德爾提出等位基因分離規(guī)律相當一致，所以，確定基因在細胞核中，在染色體上?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第13頁成對染色體細胞核DNADNA上含有遺傳效應片段基因細胞結(jié)構(gòu)脫氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid，DNA）是一個長鏈聚合物，可組成遺傳指令，以引導生

5、物發(fā)育與生命機能運作。糖類（五碳糖）與磷酸分子借由酯鍵相連，組成其長鏈骨架，排列在外側(cè)，四種堿基（A、G、T、C）排列在內(nèi)側(cè)。 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第14頁生物大分子ProteinsLipidsCarbohydrates Nucleic acid (核酸)DNA: 貯存RNA：傳遞現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第15頁從DNA到染色體現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第16頁現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第17頁基因DNA染色體細胞核細胞細胞、細胞核、染色體、DNA、基因之間關系現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第18頁 1953年，J. Watson和F. Crike創(chuàng)建DNA雙螺旋模型，證實基因是含有一定遺傳效應DNA片段。

6、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第19頁半保留復制現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第20頁DNA半保留復制現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第21頁 DNA雙螺旋模型說明DNA分子能夠充當遺傳物質(zhì)基礎。 按照雙螺旋模型，在細胞分裂時，DNA 合成應是“半保留復制”模式?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第22頁 1955年，Benzer證實了基因不是最小單位。它依然是可分；并非全部DNA序列都是基因，只有其中某一特定核苷酸區(qū)段才是基因編碼區(qū)。 基因結(jié)構(gòu)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第23頁Reverse transcription現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第24頁宰殺50萬只羊才能提取5 mg生長激素?？茖W家把人生長激素基因?qū)爰毦?，從而形成了能?/p>

7、生產(chǎn)生長激素“工程菌”侏儒癥現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第25頁胰島素從豬、牛等動物胰腺中提取，100 Kg胰腺只能提取4-5 g胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。將合成胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每 L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100 g胰島素！使其價格降低了30%-50%!基因工程藥品 胰島素現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第26頁大腸桿菌大腸桿菌環(huán)狀DNA切開人生長激素基因剪切拼接轉(zhuǎn)入大腸桿菌能夠生產(chǎn)生長激素大腸桿菌挑選大量培養(yǎng)“工程菌”培育過程提取人生長激素現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第27頁基因克隆操作現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第28頁體外操作與細胞內(nèi)表示現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第29頁轉(zhuǎn)基因作物概念及原理 基因是一段DN

8、A分子，它們控制生物性狀。從某種生物中分離控制目標性狀基因，引入到另一個作物或同一個作物，接收了新基因作物性狀就會發(fā)生對應改變，改變了性狀應該符合人類需求?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第30頁轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌中目基因插入到植物細胞中含有目標基因染色體DNA現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第31頁 基因工程是在分子水平和細胞水平上進行遺傳操作。按照預先設計好藍圖，把一個生物基因分離出來，在體外巧妙地進行拼接組合，然后轉(zhuǎn)入另一生物體內(nèi)，從而改變其一些遺傳性狀。含有非本身基因生物被稱為轉(zhuǎn)基因生物什么是基因工程？現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第32頁在20世紀50年代，美國栽培大豆患了萎黃病，產(chǎn)量大幅下降，大豆生產(chǎn)出現(xiàn)危機。20世

9、紀70年代末，我國野生大豆引進到美國，與當?shù)仄贩N雜交，培育出一批抗大豆萎黃病優(yōu)良品種，挽救了美國大豆產(chǎn)業(yè)，使美國從大豆進口國一躍成為最大大豆出口國?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第33頁怎樣使嚴寒地帶人吃上美味西紅柿呢？美洲擬蝴蝶魚抗凍基因普通番茄轉(zhuǎn)基因抗凍番茄現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第34頁轉(zhuǎn)基因番茄野生番茄現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第35頁 定向改良作物和家畜品種 將細菌抗蟲基因轉(zhuǎn)移到棉花體內(nèi)，培育出了抗蟲棉品種。 用于改變作物營養(yǎng)成份 將豆科植物蛋白基因轉(zhuǎn)移到馬鈴薯細胞中，培育出了富含蛋白質(zhì)馬鈴薯。（肉土豆） 能夠生產(chǎn)一些藥品 如：生長激素、干擾素等。三、基因工程應用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第36頁轉(zhuǎn)基

10、因蟲侵害蟲侵害現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第37頁抗蟲棉現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第38頁“肉”土豆現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第39頁基因工程藥品：干擾素現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第40頁轉(zhuǎn)基因超級大南瓜現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第41頁藍玫瑰“藍”玫瑰現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第42頁藍玫瑰 是將三色紫羅蘭所含一個刺激藍色素產(chǎn)生基因植入玫瑰中，使得花瓣自然生長成藍色。 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第43頁現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第44頁保質(zhì)期達2個月保質(zhì)期710天現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第45頁 即使轉(zhuǎn)基因動物比轉(zhuǎn)基因植物誕生早，但其發(fā)展比轉(zhuǎn)基因植物要慢得多！主要原因是動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)操作煩瑣、困難，動物細胞培養(yǎng)要求高，不易再生

11、出個體。 荷蘭GenPharm企業(yè)用轉(zhuǎn)基因牛生產(chǎn)乳鐵蛋白，預計每年從牛奶生產(chǎn)出來營養(yǎng)奶粉銷售額是50億美元。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第46頁 英國羅斯林研究所研制成功轉(zhuǎn)基因羊，其乳汁中含有1-抗胰蛋白酶，可治療肺氣腫病。這種病在北美比較常見，病人以前只能依賴于注射人1-抗胰蛋白酶做替換療法， 價格昂貴，而現(xiàn)在用轉(zhuǎn)基因羊來生產(chǎn)，每升這種羊奶可售6000美元?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第47頁 中國工程院院士曾溢濤教授研究小組取得5只轉(zhuǎn)基因山羊。其中一只奶山羊乳汁中，含有堪稱血友病人救星藥品蛋白有活性人凝血因子。 人羊嵌合體現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第48頁轉(zhuǎn)基因超級鼠現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第49頁乳汁中含

12、有些人生長激素轉(zhuǎn)基因?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第50頁轉(zhuǎn)基因熒光豬（左）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第51頁轉(zhuǎn)基因鯉魚（上）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第52頁在食品科學方面應用擴大食品、飲料及營養(yǎng)素起源對食品資源改造對食品加工過程和食品品質(zhì)改良在食品處理及分析過程中應用開發(fā)新食品材料取得功效性保健食品素材在農(nóng)副產(chǎn)品深加工和綜合利用方面應用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第53頁在疾病治療方面應用主要包含：生物制藥抗生素基因治療現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第54頁在診療試劑方面應用臨床檢測與診療檢測，食品、環(huán)境及農(nóng)業(yè)檢測利用單克隆抗體、DNA探針等檢測疾病利用DNA 探針、PCR 技術(shù)等檢測食品、環(huán)境中微生物種類和數(shù)量現(xiàn)代

13、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第55頁在農(nóng)林和園藝方面應用改良作物和苗木品質(zhì)，現(xiàn)已經(jīng)有4500各種作物轉(zhuǎn)基因取得成功人工種子轉(zhuǎn)基因動物生物殺蟲劑、除草劑等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第56頁在能源和環(huán)境方面應用廢物處理、生物凈化及新能源處理能源危機（1）改變石油開采路徑（2）生物量利用A、燃燒B、微生物作用： 在常溫下濕物質(zhì)產(chǎn)生：乙醇、沼氣C、碳氫化合物：一些植物（尤其是大戟屬植物）汁液中含有碳氫化合物可作石油代用具或作提取石油化學工業(yè)各種原材料代用具。D、光合放氫： 特殊情況下：綠藻、藍藻、細菌E、 生物電池：生物燃料電池：利用酶或微生物將沒有電活性燃料轉(zhuǎn)化為電活性燃料。如甲醇、甲醛、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第

14、57頁消除環(huán)境污染生化過程代替化學合成過程；生物農(nóng)藥代替化學農(nóng)藥，以蟲治蟲，菌治菌；阻止有害三廢物質(zhì)過分產(chǎn)生，盡可能再循環(huán)利用。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第58頁噴灑工程菌去除石油污染 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第59頁在設備方面應用在生產(chǎn)金屬、生物反應器等方面。生物冶金，利用細菌把礦物中不溶性化合物變成可溶性化合物，再用濕法冶金從溶液中回收金屬方法。膜生物反應器處理廢水現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第60頁在化學方面應用生物技術(shù)從醫(yī)藥領域逐步向化工領域轉(zhuǎn)移,使傳統(tǒng)以石油為原料化學工業(yè)發(fā)生改變,從而向條件溫和、以可再生資源為原料生物加工過程轉(zhuǎn)化。1 ,3 丙二醇(PDO) 是一個主要化工原料,能夠合成聚酯PT

15、T(聚對苯二甲酸丙二酯) 。當前國際上主要是采取化學法生成PTT，但其副產(chǎn)物多，選擇性差?，F(xiàn)已開始研究采取生物發(fā)酵法生產(chǎn)1 ,3 丙二醇。ptt一個極具發(fā)展前途新型聚酯高分子材料，1998年被美國評為六大石化新產(chǎn)品之一。含有高彈性、良好連續(xù)印染特征、抗紫外線、抗內(nèi)應力、低吸水性、低靜電以及良好生物降解性、可循環(huán)利用等各種優(yōu)良特征，所以在地毯工業(yè)、服裝材料、工程熱塑料等眾多領域應用前景十分遼闊 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應用第61頁生物催化合成已成為化學品合成支柱之一,能夠生產(chǎn)有特殊功效、性能、用途或環(huán)境友好化工新材料采取生物法即采取丙烯腈水合酶催化合成丙烯酰胺，轉(zhuǎn)化率達99. 99 % 以上,比化學法成本低10 %以上。因為丙烯酰胺純度高,聚合生成聚丙烯酰胺分子質(zhì)量可到達 萬。 丙烯酰胺是一個白色晶體化學物質(zhì)，是生產(chǎn)聚丙烯酰胺原